固體中的磁性

奈爾溫度

/ NAY-ell TEM-pruh-cher /

反鐵磁體把它的有序藏成一張上—下—上—下的磁矩棋盤。和任何一種磁有序一樣,它經不起太多的熱。存在一個溫度,超過它,那整齊的交替圖案就溶解成隨機的翻滾——這就是奈爾溫度,以闡明反鐵磁性的路易·奈爾命名。

它正是反鐵磁體裡與居里溫度一一對應的角色。在它以下,交換相互作用把相鄰磁矩鎖在彼此相對的排列中,一個緊挨著一個反向地指。隨著溫度攀升,熱侵蝕這份紀律,恰在奈爾溫度處,交替的有序坍縮到零。在它之上,磁矩依然存在,卻隨機推搡,材料變成普通的順磁體——從外面看,與它在臨界點以下時一樣,因為反鐵磁有序本就從不對外顯現。

奈爾溫度之所以重要,是因為它釘住了反鐵磁有序存在的範圍,這對藏在自旋電子器件和高溫超導體內部的反鐵磁體至關重要。微妙的難點在於,這個相變從外面看幾乎是隱形的——沒有淨磁性出現或消失——所以測定奈爾溫度通常要靠中子束,或仔細測量磁化率如何出現峰值,而不是拿塊磁鐵簡單一試。

常見的氧化錳只有在冷於約攝氏零下 151 度時才是反鐵磁的——這就是它的奈爾溫度。把它加熱越過這個點,它隱藏的上下自旋圖案便消融了,儘管對湊近的磁鐵來說沒有任何可見的變化。

氧化錳隱藏的反鐵磁有序在奈爾溫度以上消失。

居里溫度和奈爾溫度描述的是同一類事件——磁有序消融為熱無序——只是針對不同的有序方式。居里溫度對應帶淨磁性的有序(鐵磁體和亞鐵磁體);奈爾溫度對應反鐵磁體那種自我抵消的有序。

又稱
Neel point奈尔点